Kajian Kuat Tekan Bebas Stabilitas Tanah Lembung Dengan Stabilizing Agents Serbuk Kaca Dan Semen
TUGAS AKHIR
KAJIAN KUAT TEKAN BEBAS STABILITAS TANAH LEMPUNG
DENGAN STABILIZING AGENTS SERBUK KACA DAN SEMEN
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat
untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
SRI WAHYUNI HUTAGALUNG
12 0404 011
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Stabilitas merupakan salah satu usaha dalam memperbaiki kondisi tanah
yang memiliki indeks propertis yang kurang baik. Salah satu stabilisasi tanah yang
biasa dilakukan yaitu dengan menambahkan bahan kimia pada tanah. Bahan kimia
yang biasa digunakan berupa semen, fly ash, kapur dan lainnya. Dalam penelitian
ini digunakan penambahan semen dan serbuk kaca yang mudah diperoleh di kota
Medan dan serbuk kaca merupakan limbah yang selama ini masih kurang
dimanfaatkan oleh masyarakat.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat
penambahan 2% semen dan serbuk kaca pada tanah lempung, kemudian untuk
mengetahui nilai kuat tekan maksimum akibat adanya penambahan variasi bahan
stabilisasi dengan pengujian UCT (Unconfined Compression Test), serta
mengetahui pengaruh waktu pemeraman (curring time) terhadap nilai kuat tekan
bebas tanah yang distabilisasi.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa sampel tanah asli memiliki kadar air
12,53%; berat spesifik 2,65; batas cair 48,90% dan indeks plastisitas 33,74%.
Kemudian nilai kuat tekan tanah asli 1,40 kg/cm2. Berdasarkan klasifikasi USCS,
sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis (CL) sedangkan berdasarkan
klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.
Setelah tanah distabilisasi dengan 2% PC dan variasi serbuk kaca didapat
kesimpulan bahwa material campuran paling efektif pada variasi campuran 2%
PC + 9% SK dan nilai kuat tekan tanah campuran dengan waktu pemeraman lebih
lama yaitu 14 hari lebih besar dibandingkan dengan 1 hari. Nilai kuat tekan pada
waktu pemeraman 1 hari sebesar 2,72 kg/cm² dan pada waktu pemeraman 14 hari
sebesar 2,79 kg/cm². Tanah yang telah dicampur material campuran paling efektif
yaitu 2% PC + 9% SK termasuk dalam jenis tanah CL menurut klasifikasi tanah
berdasarkan USCS dan menurut klasifikasi tanah menurut AASHTO tanah
campuran termasuk dalam jenis tanah A-6. Semakin banyak kadar serbuk kaca
yang digunakan, daya dukung akan terus mengalami penurunan tetapi tetap di atas
nilai kuat tekan tanah asli.
Kata Kunci : lempung, semen, serbuk kaca, stabilisasi tanah, curring time, kuat
tekan bebas.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia – Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang
berjudul “Kajian Kuat Tekan Bebas Stabilitas Tanah Lembung Dengan Stabilizing
Agents Serbuk Kaca Dan Semen”. Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk
melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada
Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala,
tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima
kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua orang tua saya Bapak Syafril Hutagalung dan Ibu Jernih Awan
Sihombing dengan penuh cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam
merawat, mendidik, menjaga, serta mendoakan saya. Juga abang tersayang
Ngka yang memberikan banyak dukungan dalam penyelesaian Tugas
Akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing yang
telah memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis
untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., dan
sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
6. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
Universitas Sumatera Utara
7. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan
memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
9. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU yang telah membantu
dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini khususnya
Prasetyo, Ade dan Iq bal yang paling banyak membantu penulis.
10. Kepada Abdiansyah Putra Siregar yang selalu memberikan semangat,
dukungan juga bantuan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Juga rekanrekan seperjuangan stambuk 2012, Beby, Titi, Muiz, Anshar, Ade, Iqbal,
Hafni, Novia dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu
namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan
tugas akhir ini.
11. Teman-teman Geoteknik Ridwan, Windy, Sintong, Alfon, Astrya, Hizkia,
dan Novita.
12. Kepada teman-teman SMA Tami, Fani, Dea, Sonia, Dina, Ridho, Rino dan
Ahmad yang selalu menyemangati dalam hal moral.
13. Seluruh abang – abang dan kakak – kakak stambuk 2009, yang telah
member dukungan serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
14. Adik-adik stambuk 2013 dan 2015, yang tidak dapat disebutkan satu
persatu namanya yang telah membantu serta memberikan semangat.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari
Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi penyempurnaan
Tugas Akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat
yang sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.
Medan,
Oktober 2016
Sri Wahyuni Hutagalung
12 0404 011
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Abstrak ............................................................................................................ i
Kata Pengantar ................................................................................................. ii
Daftar Isi........................................................................................................... v
Daftar Gambar ................................................................................................. ix
Daftar Tabel .................................................................................................. .. xii
Daftar Notasi.................................................................................................. .. xiii
Daftar Lampiran................................................................................................ xv
BAB I
PENDAHULUAN .......................................................................... 1
1.1
Latar Belakang ..................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ................................................................ 2
1.3
Tujuan dan Manfaat Penelitian ........................................... 2
1.4.1 Tujuan ...................................................................... 2
1.4.2 Manfaat .................................................................... 3
BAB II
1.4
Pembatasan Penelitian ........................................................ 3
1.5
Sistematika Penulisan ......................................................... 4
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 6
2.1
Tinjauan Umum ................................................................... 6
2.1.1 Tanah........................................................................ 6
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah .............................................. 8
2.1.2.1 Angka Pori .................................................. 8
2.1.2.2 Porositas ...................................................... 8
2.1.2.3 Derajat Kejenuhan ....................................... 9
2.1.2.4 Kadar Air ..................................................... 10
Universitas Sumatera Utara
2.1.2.5 Berat Volume ............................................... 10
2.1.2.6 Berat Volume Kering ................................... 10
2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat ........................ 11
2.1.2.8 Berat Jenis .................................................... 11
2.1.3 Batas- batas Atterberg .............................................. 12
2.1.3.1 Batas Cair ..................................................... 13
2.1.3.2 Batas Plastis ................................................. 14
2.1.3.3 Batas Susut ................................................... 14
2.1.3.4 Indeks Plastisitas .......................................... 15
2.1.4 Klasifikasi Tanah ..................................................... 15
2.1.4.1 Sistem Klasifikasi Unified Soil (USCS) ...... 16
2.1.4.2 Sistem Klasifikasi AASHTO ....................... 20
2.1.5 Sifat-sifat Mekanis Tanah ........................................ 22
2.1.5.1 Pemadatan Tanah ......................................... 22
2.1.5.2 Uji Tekan Bebas ........................................... 23
2.2
Bahan-bahan Penelitian ...................................................... 25
2.2.1 Tanah Lempung ....................................................... 25
2.2.1.1 Sifat Umum Tanah Lempung....................... 29
2.2.2 Semen ....................................................................... 34
2.2.3 Serbuk Kaca ............................................................. 36
2.3
Stabilisasi Tanah .................................................................. 38
2.3.1 Stabilisasi Tanah dengan Semen .............................. 40
2.3.2 Stabilisasi Tanah dengan Serbuk Kaca .................... 42
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 42
Universitas Sumatera Utara
3.1
Program Penelitian............................................................... 42
3.2
Pekerjaan Persiapan ............................................................. 42
3.3
Pembuatan Benda Uji .......................................................... 44
3.3.1 Benda Uji untuk Pengujian Batas-batas Atterberg ..... 44
3.3.2 Benda Uji intuk Pengujian Compaction ..................... 44
3.3.3 Benda Uji untuk Pengujian UCT ................................ 44
3.4
Pelaksanaan Pengujian ......................................................... 45
3.4.1 Tanah........................................................................ 45
3.4.1.1 Tanah asli ..................................................... 45
3.4.1.2 Tanah yang telah distabilisasi ...................... 45
3.4.2 Serbuk Kaca ............................................................. 46
3.5
BAB IV
Analisis Data Laboratorium ................................................. 46
HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 48
4.1
Pendahuluan ........................................................................ 48
4.2
Pengujian Sifat Fisik Sampel ............................................... 48
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ............................. 48
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Serbuk Kaca .......................... 50
4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan
Stablilisator .............................................................. 52
4.2.3.1 Batas Cair ..................................................... 53
4.2.3.2 Batas Plastis ................................................ 54
4.2.3.3 Indeks Plastis ............................................... 55
4.3
Pengujian Sifat Mekanis Tanah ........................................... 56
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli ............................ 56
Universitas Sumatera Utara
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction)
dengan Bahan Stabilisator........................................ 57
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ...... 59
4.3.2.2 Kadar Air Optimum .................................... 62
4.3.3
Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined
Compression Test) .................................................. 63
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 70
5.1
Kesimpulan ......................................................................... 70
5.2
Saran ................................................................................... 72
Daftar Pustaka .................................................................................................. 73
Lampiran-lampiran ........................................................................................... 75
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram fase tanah
6
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg
13
Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan Grooving Tool
13
Gambar 2.4 Grafik hubungan antara kadar air dan berat volume kering
22
Gambar 2.5 Skema uji tekan bebas
23
Gambar 2.6 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan qu di atas
sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap
24
Gambar 2.7 Struktur Kaolinite
26
Gambar 2.8 Struktur Ilite
27
Gambar 2.9 Struktur Montmorillonite
29
Gambar 2.10 Sifat dipolar molekul air
31
Gambar 2.11 Molekul air dipolar dalam lapisan ganda
32
Gambar 2.12 Air partikel lempung
33
Gambar 2.13 Hubungan potensial elektrostatis kimia, dan sebagainya,
dengan jarak permukaan lempung
34
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
47
Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS
49
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Grafik analisa saringan tanah asli
50
Gambar 4.3 Grafik batas cair (liquid limit), Atterberg Limit
50
Gambar 4.4 Grafik analisa saringan serbuk kaca
51
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK
53
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK
54
Gambar 4.7 Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK
55
Gambar 4.8 Kurva kepadatan tanah asli
57
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum tanah
dengan variasi campuran (1 hari)
61
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum tanah
dengan variasi campuran (14 hari)
61
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah
dengan variasi campuran (1 hari)
62
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah
dengan variasi campuran (14 hari)
63
Gambar 4.13 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan
Universitas Sumatera Utara
regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli
dan tanah remoulded
66
Gambar 4.14 Grafik kuat tekan dengan variasib 2% PC dengan berbagai
variasi penambahan SK (1 hari)
67
Gambar 4.15 Grafik kuat tekan dengan variasib 2% PC dengan berbagai
variasi penambahan SK (14 hari)
67
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah
9
Tabel 2.2 Berat jenis tanah
12
Tabel 2.3 Indeks plastisitas tanah
15
Tabel 2.4 Simbol klasifikasi tanah sistem USCS
17
Tabel 2.5 Sistem klasifikasi tanah sistem UNIFIED
18
Tabel 2.6 Klasifikasi tanah menurut AASHTO
21
Tabel 2.7 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan konsistensinya 24
Tabel 2.8 Aktivitas tanah lempung
30
Tabel 2.9 Susunan unsur semen Portland
36
Tabel 2.10 Kandungan kaca
37
Tabel 2.11 Kandungan serbuk kaca
38
Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah
48
Tabel 4.2 Data uji sifat fisik serbuk kaca
51
Tabel 4.3 Data hasil uji Atterberg Limit
52
Tabel 4.4 Data uji pemadatan tanah asli
57
Tabel 4.5 Data hasil uji compaction ( 1 hari )
58
Tabel 4.6 Data hasil uji compaction ( 14 hari )
59
Tabel 4.7 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca ( 1 hari )
64
Tabel 4.8 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca ( 14 hari )
65
Tabel 4.9 Perbandingan antara kuat tekan tanah asli dan tanah
Remoulded
66
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
V
Volume tanah (cm3)
Vs
Volume butiran padat (cm3)
V
Volume air di dalam pori (cm3)
W
Berat tanah (gr)
Ws
Berat butiran padat (gr)
Berat air (gr)
ω
Kadar air %
V
Va
W
Volume pori (cm3)
Volume udara di dalam pori (cm3)
Porositas
Angka pori
γb
Berat volume basah (gr/cm3)
��
Berat volume butiran padat (gr/cm3)
��
Berat volume kering (gr/cm3)
��
Berat jenis tanah
SL
Batas susut
S
Derajat kejenuhan %
Berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr)
Berat tanah kering oven (gr)
Volume tanah basah dalam cawan
Volume tanah kering oven
�
Berat jenis air
Universitas Sumatera Utara
IP
LL
PL
��
Indeks plastisitas %
Batas cair %
Batas plastis %
Kuat geser (kg/cm2)
�
Tegangan utama (kg/cm2)
�
Kohesi
Kuat tekan bebas tanah
Ø
Sudut geser tanah (0)
��
Tegangan runtuh
St
Sensitivitas
ε
Regangan axial (%)
∆L
Perubahan panjang (cm)
Lo
Panjang mula-mula (cm)
A
Luas rata-rata pada setiap saat (cm2)
Ao
Luas mula-mula (cm2)
σ
Tegangan (kg/cm2)
P
Beban (kg)
k
Faktor kalibrasi proving ring
N
Pembacaan proving ring (div)
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran-1, Data Uji Laboratorium, Kadar Air dan Berat Jenis
Lampiran-2, Data Uji Laboratorium, Analisa Saringan
Lampiran-3, Data Uji Laboratorium, Atterberg Limit
Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Compaction Test
Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, Unconfined Compression Test
Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Serbuk Kaca
Lampiran-7, Dokumentasi Pelaksanaan
Universitas Sumatera Utara
KAJIAN KUAT TEKAN BEBAS STABILITAS TANAH LEMPUNG
DENGAN STABILIZING AGENTS SERBUK KACA DAN SEMEN
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat
untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
SRI WAHYUNI HUTAGALUNG
12 0404 011
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Stabilitas merupakan salah satu usaha dalam memperbaiki kondisi tanah
yang memiliki indeks propertis yang kurang baik. Salah satu stabilisasi tanah yang
biasa dilakukan yaitu dengan menambahkan bahan kimia pada tanah. Bahan kimia
yang biasa digunakan berupa semen, fly ash, kapur dan lainnya. Dalam penelitian
ini digunakan penambahan semen dan serbuk kaca yang mudah diperoleh di kota
Medan dan serbuk kaca merupakan limbah yang selama ini masih kurang
dimanfaatkan oleh masyarakat.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat
penambahan 2% semen dan serbuk kaca pada tanah lempung, kemudian untuk
mengetahui nilai kuat tekan maksimum akibat adanya penambahan variasi bahan
stabilisasi dengan pengujian UCT (Unconfined Compression Test), serta
mengetahui pengaruh waktu pemeraman (curring time) terhadap nilai kuat tekan
bebas tanah yang distabilisasi.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa sampel tanah asli memiliki kadar air
12,53%; berat spesifik 2,65; batas cair 48,90% dan indeks plastisitas 33,74%.
Kemudian nilai kuat tekan tanah asli 1,40 kg/cm2. Berdasarkan klasifikasi USCS,
sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis (CL) sedangkan berdasarkan
klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.
Setelah tanah distabilisasi dengan 2% PC dan variasi serbuk kaca didapat
kesimpulan bahwa material campuran paling efektif pada variasi campuran 2%
PC + 9% SK dan nilai kuat tekan tanah campuran dengan waktu pemeraman lebih
lama yaitu 14 hari lebih besar dibandingkan dengan 1 hari. Nilai kuat tekan pada
waktu pemeraman 1 hari sebesar 2,72 kg/cm² dan pada waktu pemeraman 14 hari
sebesar 2,79 kg/cm². Tanah yang telah dicampur material campuran paling efektif
yaitu 2% PC + 9% SK termasuk dalam jenis tanah CL menurut klasifikasi tanah
berdasarkan USCS dan menurut klasifikasi tanah menurut AASHTO tanah
campuran termasuk dalam jenis tanah A-6. Semakin banyak kadar serbuk kaca
yang digunakan, daya dukung akan terus mengalami penurunan tetapi tetap di atas
nilai kuat tekan tanah asli.
Kata Kunci : lempung, semen, serbuk kaca, stabilisasi tanah, curring time, kuat
tekan bebas.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia – Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang
berjudul “Kajian Kuat Tekan Bebas Stabilitas Tanah Lembung Dengan Stabilizing
Agents Serbuk Kaca Dan Semen”. Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk
melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada
Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala,
tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima
kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua orang tua saya Bapak Syafril Hutagalung dan Ibu Jernih Awan
Sihombing dengan penuh cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam
merawat, mendidik, menjaga, serta mendoakan saya. Juga abang tersayang
Ngka yang memberikan banyak dukungan dalam penyelesaian Tugas
Akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing yang
telah memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis
untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., dan
sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
6. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
Universitas Sumatera Utara
7. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan
memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
9. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU yang telah membantu
dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini khususnya
Prasetyo, Ade dan Iq bal yang paling banyak membantu penulis.
10. Kepada Abdiansyah Putra Siregar yang selalu memberikan semangat,
dukungan juga bantuan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Juga rekanrekan seperjuangan stambuk 2012, Beby, Titi, Muiz, Anshar, Ade, Iqbal,
Hafni, Novia dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu
namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan
tugas akhir ini.
11. Teman-teman Geoteknik Ridwan, Windy, Sintong, Alfon, Astrya, Hizkia,
dan Novita.
12. Kepada teman-teman SMA Tami, Fani, Dea, Sonia, Dina, Ridho, Rino dan
Ahmad yang selalu menyemangati dalam hal moral.
13. Seluruh abang – abang dan kakak – kakak stambuk 2009, yang telah
member dukungan serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
14. Adik-adik stambuk 2013 dan 2015, yang tidak dapat disebutkan satu
persatu namanya yang telah membantu serta memberikan semangat.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari
Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi penyempurnaan
Tugas Akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat
yang sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.
Medan,
Oktober 2016
Sri Wahyuni Hutagalung
12 0404 011
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Abstrak ............................................................................................................ i
Kata Pengantar ................................................................................................. ii
Daftar Isi........................................................................................................... v
Daftar Gambar ................................................................................................. ix
Daftar Tabel .................................................................................................. .. xii
Daftar Notasi.................................................................................................. .. xiii
Daftar Lampiran................................................................................................ xv
BAB I
PENDAHULUAN .......................................................................... 1
1.1
Latar Belakang ..................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ................................................................ 2
1.3
Tujuan dan Manfaat Penelitian ........................................... 2
1.4.1 Tujuan ...................................................................... 2
1.4.2 Manfaat .................................................................... 3
BAB II
1.4
Pembatasan Penelitian ........................................................ 3
1.5
Sistematika Penulisan ......................................................... 4
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 6
2.1
Tinjauan Umum ................................................................... 6
2.1.1 Tanah........................................................................ 6
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah .............................................. 8
2.1.2.1 Angka Pori .................................................. 8
2.1.2.2 Porositas ...................................................... 8
2.1.2.3 Derajat Kejenuhan ....................................... 9
2.1.2.4 Kadar Air ..................................................... 10
Universitas Sumatera Utara
2.1.2.5 Berat Volume ............................................... 10
2.1.2.6 Berat Volume Kering ................................... 10
2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat ........................ 11
2.1.2.8 Berat Jenis .................................................... 11
2.1.3 Batas- batas Atterberg .............................................. 12
2.1.3.1 Batas Cair ..................................................... 13
2.1.3.2 Batas Plastis ................................................. 14
2.1.3.3 Batas Susut ................................................... 14
2.1.3.4 Indeks Plastisitas .......................................... 15
2.1.4 Klasifikasi Tanah ..................................................... 15
2.1.4.1 Sistem Klasifikasi Unified Soil (USCS) ...... 16
2.1.4.2 Sistem Klasifikasi AASHTO ....................... 20
2.1.5 Sifat-sifat Mekanis Tanah ........................................ 22
2.1.5.1 Pemadatan Tanah ......................................... 22
2.1.5.2 Uji Tekan Bebas ........................................... 23
2.2
Bahan-bahan Penelitian ...................................................... 25
2.2.1 Tanah Lempung ....................................................... 25
2.2.1.1 Sifat Umum Tanah Lempung....................... 29
2.2.2 Semen ....................................................................... 34
2.2.3 Serbuk Kaca ............................................................. 36
2.3
Stabilisasi Tanah .................................................................. 38
2.3.1 Stabilisasi Tanah dengan Semen .............................. 40
2.3.2 Stabilisasi Tanah dengan Serbuk Kaca .................... 42
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 42
Universitas Sumatera Utara
3.1
Program Penelitian............................................................... 42
3.2
Pekerjaan Persiapan ............................................................. 42
3.3
Pembuatan Benda Uji .......................................................... 44
3.3.1 Benda Uji untuk Pengujian Batas-batas Atterberg ..... 44
3.3.2 Benda Uji intuk Pengujian Compaction ..................... 44
3.3.3 Benda Uji untuk Pengujian UCT ................................ 44
3.4
Pelaksanaan Pengujian ......................................................... 45
3.4.1 Tanah........................................................................ 45
3.4.1.1 Tanah asli ..................................................... 45
3.4.1.2 Tanah yang telah distabilisasi ...................... 45
3.4.2 Serbuk Kaca ............................................................. 46
3.5
BAB IV
Analisis Data Laboratorium ................................................. 46
HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 48
4.1
Pendahuluan ........................................................................ 48
4.2
Pengujian Sifat Fisik Sampel ............................................... 48
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ............................. 48
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Serbuk Kaca .......................... 50
4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan
Stablilisator .............................................................. 52
4.2.3.1 Batas Cair ..................................................... 53
4.2.3.2 Batas Plastis ................................................ 54
4.2.3.3 Indeks Plastis ............................................... 55
4.3
Pengujian Sifat Mekanis Tanah ........................................... 56
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli ............................ 56
Universitas Sumatera Utara
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction)
dengan Bahan Stabilisator........................................ 57
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ...... 59
4.3.2.2 Kadar Air Optimum .................................... 62
4.3.3
Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined
Compression Test) .................................................. 63
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 70
5.1
Kesimpulan ......................................................................... 70
5.2
Saran ................................................................................... 72
Daftar Pustaka .................................................................................................. 73
Lampiran-lampiran ........................................................................................... 75
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram fase tanah
6
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg
13
Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan Grooving Tool
13
Gambar 2.4 Grafik hubungan antara kadar air dan berat volume kering
22
Gambar 2.5 Skema uji tekan bebas
23
Gambar 2.6 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan qu di atas
sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap
24
Gambar 2.7 Struktur Kaolinite
26
Gambar 2.8 Struktur Ilite
27
Gambar 2.9 Struktur Montmorillonite
29
Gambar 2.10 Sifat dipolar molekul air
31
Gambar 2.11 Molekul air dipolar dalam lapisan ganda
32
Gambar 2.12 Air partikel lempung
33
Gambar 2.13 Hubungan potensial elektrostatis kimia, dan sebagainya,
dengan jarak permukaan lempung
34
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
47
Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS
49
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Grafik analisa saringan tanah asli
50
Gambar 4.3 Grafik batas cair (liquid limit), Atterberg Limit
50
Gambar 4.4 Grafik analisa saringan serbuk kaca
51
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK
53
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK
54
Gambar 4.7 Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK
55
Gambar 4.8 Kurva kepadatan tanah asli
57
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum tanah
dengan variasi campuran (1 hari)
61
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum tanah
dengan variasi campuran (14 hari)
61
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah
dengan variasi campuran (1 hari)
62
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah
dengan variasi campuran (14 hari)
63
Gambar 4.13 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan
Universitas Sumatera Utara
regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli
dan tanah remoulded
66
Gambar 4.14 Grafik kuat tekan dengan variasib 2% PC dengan berbagai
variasi penambahan SK (1 hari)
67
Gambar 4.15 Grafik kuat tekan dengan variasib 2% PC dengan berbagai
variasi penambahan SK (14 hari)
67
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah
9
Tabel 2.2 Berat jenis tanah
12
Tabel 2.3 Indeks plastisitas tanah
15
Tabel 2.4 Simbol klasifikasi tanah sistem USCS
17
Tabel 2.5 Sistem klasifikasi tanah sistem UNIFIED
18
Tabel 2.6 Klasifikasi tanah menurut AASHTO
21
Tabel 2.7 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan konsistensinya 24
Tabel 2.8 Aktivitas tanah lempung
30
Tabel 2.9 Susunan unsur semen Portland
36
Tabel 2.10 Kandungan kaca
37
Tabel 2.11 Kandungan serbuk kaca
38
Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah
48
Tabel 4.2 Data uji sifat fisik serbuk kaca
51
Tabel 4.3 Data hasil uji Atterberg Limit
52
Tabel 4.4 Data uji pemadatan tanah asli
57
Tabel 4.5 Data hasil uji compaction ( 1 hari )
58
Tabel 4.6 Data hasil uji compaction ( 14 hari )
59
Tabel 4.7 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca ( 1 hari )
64
Tabel 4.8 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca ( 14 hari )
65
Tabel 4.9 Perbandingan antara kuat tekan tanah asli dan tanah
Remoulded
66
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
V
Volume tanah (cm3)
Vs
Volume butiran padat (cm3)
V
Volume air di dalam pori (cm3)
W
Berat tanah (gr)
Ws
Berat butiran padat (gr)
Berat air (gr)
ω
Kadar air %
V
Va
W
Volume pori (cm3)
Volume udara di dalam pori (cm3)
Porositas
Angka pori
γb
Berat volume basah (gr/cm3)
��
Berat volume butiran padat (gr/cm3)
��
Berat volume kering (gr/cm3)
��
Berat jenis tanah
SL
Batas susut
S
Derajat kejenuhan %
Berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr)
Berat tanah kering oven (gr)
Volume tanah basah dalam cawan
Volume tanah kering oven
�
Berat jenis air
Universitas Sumatera Utara
IP
LL
PL
��
Indeks plastisitas %
Batas cair %
Batas plastis %
Kuat geser (kg/cm2)
�
Tegangan utama (kg/cm2)
�
Kohesi
Kuat tekan bebas tanah
Ø
Sudut geser tanah (0)
��
Tegangan runtuh
St
Sensitivitas
ε
Regangan axial (%)
∆L
Perubahan panjang (cm)
Lo
Panjang mula-mula (cm)
A
Luas rata-rata pada setiap saat (cm2)
Ao
Luas mula-mula (cm2)
σ
Tegangan (kg/cm2)
P
Beban (kg)
k
Faktor kalibrasi proving ring
N
Pembacaan proving ring (div)
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran-1, Data Uji Laboratorium, Kadar Air dan Berat Jenis
Lampiran-2, Data Uji Laboratorium, Analisa Saringan
Lampiran-3, Data Uji Laboratorium, Atterberg Limit
Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Compaction Test
Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, Unconfined Compression Test
Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Serbuk Kaca
Lampiran-7, Dokumentasi Pelaksanaan
Universitas Sumatera Utara